日前，国内多家媒体以《日本探测船钻地幔，深入地底7000米》为题报道说，日本探测船“地球”号9月21日起在东京以南太平洋某处钻探，从海底向下钻入7000米深的地心，这是人类首次尝试钻入地幔层。

　　汪品先 同济大学教授，中国科学院院士。从事古海洋学和微体古生物学研究，曾于1999年在南海主持实施了中国海首次大洋钻探，2000～2005年担任“973”计划深海项目首席科学家，现任中国大洋钻探学术委员会副主任。

　　9月21日，日本大洋钻探船“地球”号正式开始科学钻探，执行“综合大洋钻探计划”(IODP)第314航次。当天，国内一些媒体纷纷报道，说日本船“从海底向下钻入7000米深的地心，这是人类首次尝试钻入地幔层”。

　　这则消息如果属实，确实振奋人心；但可惜这是一则错误连篇、误导读者的报道。这一方面反映了社会各界对探索海底深处的浓厚兴趣，另一方面也暴露出我们的科学报道是何等的缺乏严肃性，而以误传误的过程又是何等的一往无前。

　　打穿地壳的计划至少10年内不可能提上日程

　　人类接触的高山深渊，其实都属于地壳。相对于6000多公里的地球半径来说，地壳只是表面的一薄层，论厚度其比例远比不上鸡蛋壳或者西瓜皮。

　　地球科学界梦寐以求的理想是打穿地壳，钻进地幔，揭示地球内部奥秘。但人类“入地”的本事远不如“上天”，大陆上地壳平均厚33公里，大洋地壳平均厚7公里，可是至今陆上最深的钻井也只到12公里。地壳在高山底下最厚，深海底下最薄，想要打穿地壳当然选择深海。1961年，美国曾决心在东太平洋3000多米的海底打穿地壳，但是技术难度和惊人的耗费迫使他们“浅尝辄止”。此后几十年，人类一共在大洋基岩中打过4个超过千米的深井，井深最大达到1800米，离7000米的地壳厚度还远得很。

　　真要打穿地壳，在150°C～200°C的高温下钻进，现在的设备都不适用，一系列高难度的技术问题仍有待解决。专家估计，打穿地壳的实施计划至少10年以内不可能提上日程。

　　实际上，“地球”号9月21日开始的航次既不是“钻入7000米深的地心”(“地心”也绝不只7000米深)，也不可能“钻入地幔层”；而是钻探日本岸外海底的震源带。

　　日本是个地震灾害严重的国家，震源主要来自太平洋的俯冲带。要理解地震如何发生、对地震作预报，必须研究引发地震的源头，监测太平洋板块在海底向下俯冲的运动。上月IODP第314航次起航，就是在日本以南的太平洋，即菲律宾海北端打钻。尽管不是“打穿地壳”，航次的目标也极其雄伟，是要打穿发震带、揭示地震的奥秘。这是一项多年计划，分4个阶段完成：第一、二、三阶段依次打到1000米、3000米和5000～6000米，第四阶段在井底安置地震监测仪。这次的314航次只是第一阶段的第一步。

　　打穿发震带，在地球科学历史上是破天荒第一次，实现此项科学壮举的基础是日本的“地球”号钻探船。“地球”号排水57000吨，是当今世界上最先进的深海科学钻探船，更为重要的是这是一条立管钻探船，使用泥浆循环，因而能维持长期的深井钻探。日本投资五六亿美元建造此船，目的之一就是在将来技术条件成熟时钻穿地壳。

　　从“深海钻探计划”到“综合大洋钻探计划”

　　深海科学钻探，始于上世纪60年代。1968年，美国万吨船“格罗玛·挑战者”号开始在墨西哥湾钻探，揭开了“深海钻探计划”(DSDP)的序幕，并很快发展为地球科学空前规模的国际合作计划。DSDP在15年(1968~1983年)里证实了洋底扩张的假说，确立起全球构造运动的“板块理论”；揭示了地球轨道周期造成的冰期旋回，建立了古海洋学新学科。其接连的科学突破，改变了整个地球科学发展的轨迹。

　　1985年开始的“大洋钻探计划”(ODP)是更大规模的国际合作，美国17000吨的“JOIDES”号钻探船设备更为先进。ODP 18年(1985～2003年)的探索，从大洋中脊的热液区到洋底巨型火成岩区，从天然气水合物到深部生物圈，从小行星撞击事件的追踪到深海地球物理检测站的建立，始终引领着地球科学的前沿。

　　2003年开始的IODP规模更大，由美国和日本各出大型钻探船共同执行，日本的“地球”号正是为此而造，除此之外还有欧盟的船只投入。这项新的国际深海合作计划目标更高，将要探索“洋底下的海洋”、“极端气候”、“发震带”等重大新领域，甚至包括21世纪打穿地壳等目标。IODP的头三四年具有筹备性质，但取得的成果已十分辉煌。比如2004年IODP第302 航次，由欧盟提供3条破冰船钻探北冰洋，发现5000万年前的北冰洋暖若亚热带一度是个淡水湖泊，沉积了极其丰富的有机碳，具有重大石油前景。说不定正是这项发现，促使俄罗斯到北冰洋海底下潜插旗。

　　中国积极参与大洋钻探

　　深海大洋的科学钻探固然是地球科学的前沿，但由于要求大额投入和尖端技术，非发达国家难以问津。

　　“深海钻探计划”开始时正值中国“文革”浩劫，一切无从谈起；“大洋钻探计划”起步时，我们也缺乏加入这“富国俱乐部”的实力。但是中国地球科学界始终相信，只要给我们机会，就有望作出超水平的发挥。

　　终于在1998年，我国以正常成员国1/6的会费，作为参与成员国正式加入“大洋钻探计划”。

　　同时我国科学家的钻探建议书在全球竞争中脱颖而出，1999年春，在中国的设计和主持下，实施了南海大洋钻探184航次，取得了南海3000多万年来的沉积记录，不仅揭示了南海和气候环境演变的历史，而且发现了大洋碳储库长周期，为探索气候变化的热带驱动打开了新途径。南海的184航次是我国海域深海科学钻探零的突破，使我国一举进入国际深海研究前沿。

　　2003年起的“综合大洋钻探计划”，我国一开始就作为“参与成员国”积极参加，随着我国向深海大洋科学进军的步伐，中国人必将在其中发挥更大作用。

　　大洋钻探与大陆钻探的结合

　　科学钻探并不限于海洋，比如冰芯的钻探获得了高分辨率的气候记录。而大陆深钻的历史更长，早在上世纪70年代，前苏联在克拉半岛打大陆超深钻，直到12262米；联邦德国的大陆超深钻从上世纪80年代开始，打到9000米。

　　上世纪90年代，德国发起大陆钻探的国际计划。1996年“国际大陆钻探计划”(ICDP)正式启动，我国是3个发起国之一。几年来，我国在大陆钻探中取得重大进展，在江苏东海对超高压变质带的钻探于前年胜利完成，接着又在湖泊和含油盆地进行大陆钻探，科学成果不断涌现。

　　随着地球系统科学的发展，人们越来越认识到将大陆与海洋研究结合起来的必要。大洋钻探研究海平面变迁，就是从岸上打到陆架、再到深海大洋。目前，“综合大洋钻探计划”和“国际大陆钻探计划”正在加强合作。2005年起，两家联合出版通讯刊物举行共同的学术讨论，推进海陆结合的钻探项目。我国科学界也正与日本等国合作，提出沿着长江流域到东海陆架、冲绳海槽打一排钻井，以通过大洋钻与大陆钻的结合，从东侧确定青藏高原隆升的历史，揭示东亚地形倒转与季风气候演变的关系。(作者：汪品先) 

    科学时报  2007年10月08日